[发明专利]特殊土质隧道围岩含水率监测方法

说明书

本发明提供了一种特殊土质隧道围岩含水率监测方法，根据隧道所在地区水文地质特征与隧道稳定性要求，选择代表性监测断面，确定含水率监测点与评价标准；坐标点放线，开挖含水率监测预成孔；在各预成孔中均安装隧道围岩含水率监测装置，将所有的引线沿隧道围岩轮廓线固定于围岩表面，并穿过隧道衬砌上的隧道衬砌预留孔引至洞室内部的数据采集箱中，检查隧道围岩含水率监测装置功能的正常工作性，采集初始数据；对隧道围岩含水率进行监测。该监测方法可连续监测隧道施工中、施工后及运营期的围岩含水率状态。

技术领域

本发明涉及黄土隧道的修建技术领域，特别是一种用于特殊土质隧道围岩含水率监测方法。本发明还可用于路基、土质边坡含水率变化特征的自动分析与监测。

背景技术

高速铁路经过黄土塬时受地形所限及站位控制，线路需以隧道的形式上塬、下塬通过。黄土塬的地表面平坦开阔，呈中间高四周低的形式分布，塬边高差大，沟谷林立，支离破碎，不良地质发育。雨雪降水主要是黄土塬的地下水补给来源，雨水通过上覆中更新统黄土层下渗至下伏黏粒含量高的古土壤层与钙质结核层，并积聚于该层土体上部，从塬中心向塬边四周渗透和迁移。

当隧道穿越黄土塬区，难以避免的穿越软塑黄土夹层带、古土壤层、高含水率黄土层、红黏土膨胀地层以及长段落不同岩性接触带时，将改变原有地层含水及地下水流特征，往往造成隧道施工中、施工后的围岩特征发生变化，导致不同程度的基底底鼓变形、衬砌渗漏水、甚至出现围岩变形侵限等严重情况，极大的增加了隧道支护结构的拆换难度，也加大了隧道后期运营风险。

因此，黄土塬区隧道修建中非常重视围压含水率及地下水位的变化监测与评价，目前常用的方法有以下几点：1）隧道开挖中，在新鲜掌子面取样并进行含水率试验；2）在隧道正线及两侧，打地下水位变化监测井，并实时记录施工前后地下水位变化情况；3）记录并分析施工期隧道开挖涌水量变化情况；4）严密测量及监控隧道的不均匀变形及拱架应力应变。

以上含水率变化监测及评价方法存在着不全面、不连续的缺点。

发明内容

本发明围绕围岩含水率实际监测需求，并弥补现有围岩含水率长期智能监测的空白，提供一种特殊土质（黄土）隧道围岩含水率监测方法。

一种特殊土质隧道围岩含水率监测方法，具体按以下步骤进行：

1）根据隧道所在地区水文地质特征与隧道稳定性要求，选择代表性监测断面，确定含水率监测点与评价标准；

2）根据确定好的含水率监测点坐标，在现场施工配合进行坐标点放线，然后，开挖含水率监测预成孔，所有的预成孔均伸入隧道围岩内；

3）取隧道围岩含水率监测装置，隧道围岩含水率监测装置包括桶形的保护管，保护管内设有水分传感器，水分传感器与多根水分传感器探针的一端固接，该多根水分传感器探针的另一端均穿过保护管的底板伸出保护管外；水分传感器与引线的一端固接，引线的另一端伸出保护管外；保护管内填充有填充体保护管的开口端设有保护管盖；

在各预成孔中均安装隧道围岩含水率监测装置，将各隧道围岩含水率监测装置中的引线沿隧道围岩的轮廓线固定于围岩表面，所有的引线穿过隧道衬砌上设置的隧道衬砌预留孔集中引至洞室内部的数据采集箱中，检查隧道围岩含水率监测装置功能的正常工作性，并采集初始数据；水分传感器探针感应围岩土体的含水率，产生相应的介电常数，并将该介电常数传输给水分传感器，水分传感器采集水分传感器探针传输的介电常数，并将接收到的介电常数换算成围岩含水率，换算成围岩含水率通过引线传输给数据终端。

本发明监测方法是依据隧道高速铁路隧道修建中的高标准要求，从围岩含水率实际监测需求出发而提出的，使用的监测装置可随隧道的开挖埋设于围岩中，隧道围岩含水率监测装置的信号线则传过衬砌引出至洞室内以方便采集数据，对隧道围岩进行全断面的含水率状态监测。可在隧道施工中、施工后及运营期连续监测围岩含水率状态。

本发明监测方法相对于现有技术具有以下优点：